光纤通信

第一篇：光纤通信

一、光纤通信1优点：1容许频带很宽，传输容量很大2损耗很小，中继距离很长且误码率很小3重量轻、体积小4抗电磁干扰性能好5泄漏小，保密性能好6节约金属材料，有利于资源合理使用缺点：1有些光器件（如激光器、光纤放大器）比较昂贵。2光纤的机械强度差3不能传送电力4光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具。5质地脆，光分布不均匀，连接不易实现 2应用：1通信网2计算机局域网和广域网3有限电视网的干线和分配网4综合雨雾光纤接入网

3三个通信窗口：0.85um，1.31um和1.55um

4系统基本组成：1光发射机：把输入电信号转换为光信号2光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。3光接收机：把光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号。

二、光纤和光缆1分类：（1）渐变型/突变型多模光纤（2）单模/多模光纤（3）三角芯光纤，椭圆芯光纤

2渐变型多模光纤特点：能减少脉冲展宽、增加带宽（有自聚焦效应）

3模式截止：要求在包层电磁场消失为零，即exp（-wr/a）->0,必要条件是w>0.如果w<0,电磁场降在包层震荡，传输模式降转换为辐射模式，使能量从包层辐射出去。W=0（B=n2k）介于传输模式和辐射模式的临界状态，这个状态为模式截止。

三、通信用光器件1光源是光发射机的关键器件，其功能是把电信号转换为光信号。半导体激光二极管或称激光器（LD）：发射的是受激辐射光，需要光学震荡腔，调制频率高，光谱密度窄，耦合效率高。用于大容量、高速、远距离。发光二极管或称发光管（LED）：发射的是自发辐射光，不需要光学震荡腔，发“荧光”，调制效率低，光谱密度宽，耦合效率低。性能稳定，寿命长，制造工艺简单，价格低廉，用于小容量，低速，近距离。相同：使用的半导体材料相同、结构相似，LED和LD大多采用双异质结（DH）结构，把有源层夹在P型和N型限制层中间。

2光振荡器具备的两个条件：1具有光学震荡腔2实现粒子数反转分布

3光与物质相互作用的过程：1在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁成为受激吸收。2在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动的跃迁到低能级E1上于空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。3在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上于空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。（LD）

4光检测器：PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD性能上的区别：

1、APD具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统传输距离。

2、APD的响应时间短，3、APD的雪崩效应会产生过剩噪声，因此要适当控制雪崩增益。

4、APD要求增高的工作电压和复杂的温度补偿电路，成本较高。5无源光器件主要包括连接器、耦合器、波分复用器、外调制器、光开关和隔离器等。连接器是光纤与光纤之间可拆卸链接的器件，主要用于光纤线路与发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路或与其他光无源器件之间的连接。接头是实现光纤与光纤之间的永久性连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。光耦合器的功能是把一个输入的光信号粉皮给多个输出，或把多个输入的光信号复合成一个输出。根据功能和用途可分为T形耦合器，星形耦合器，定向耦合器，波分复用器/解复用器。光隔离器是一种非互易器件，其主要作用是只准许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。

四、光端机1调制类型：直接调制和外调制。直接调制的主要电路有调制电路、控制电路和线路编码电路。外调制有电折射调制器、电吸收MQW调制器和M-Z干涉型调制器。优缺点：内调制的优点是简单、经济、易实现，使用于半导体激光器LD和发光二极管LED，缺点是带来了输出光脉冲的香味抖动，使光纤的色散增加，限制了容量的提高。外调制的优点是可以减少相位抖动，不但可以实现OOK方案，还可以实现ASK、FSK、PSK等调制方案，缺点是成本高，不易实现。

2光接收机中主要有两种噪声：1光检测器的噪声，包括量子噪

声、暗电流噪声及由APD的雪崩效应产生的附加噪声。折射一种散弹噪声，有光子产生光生电流过程的随机性多引起，即使输入信号光功率恒定时也存在。2热噪声及前置放大器的噪声，热噪声是在特定温度下由电子的热运动产生，任何工作于绝对零度以上的器件都是存在的，在光接收机中主要包括光检测器负载电阻、前置放大器输入电阻的热噪声。前置放大器的噪声，严格说来，也是一种散粒噪声，但因这是由电域的载流子的随机运动引起的，可以通过噪声系数或噪声等效温度与热噪声一并进行计算，所以在本书中就将前置放大器的噪声和电阻热噪声合称为前置放大器的噪声。

3码型：扰码、mBnB码和插入码

五、1准同步数字序列（PDH）和同步数字序列(SDH)的特点：1SDH采用世界上统一的标准传输速率等级

2、SDH传送网络单元的光接口有严格的标准规范

3、在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实习性能检测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。

4、采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接设备，有低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。5采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，这既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。

2、STM-1的复接过程：把139.246Mb/s的信号装入容器C-4，经速率适配处理后，输出信号速率为149.760Mb/s,在虚容器VC-4内加上通道开销POH(每帧0.576Mb/s)后，输出信号速率为150.336Mb/s;在管理单元AU-4内，加上管理单元指针AU PTR(每帧0.576Mb/s)输出信号速率为150.912Mb/s;由1个AUG加上开销SOH（每帧4.608Mb/s），输出信号速率为155.520Mb/s,即为STM-1.六、1、模拟基带直接光强调制(D-IM)光纤传输系统由光发射机、光纤线路和光接收机组成。

2副载波复用(SCM)的优点：便于实现多路模拟电视信号的传输，副载波调制的方式比较灵活，可以是VSB-AM,也可以是FM。在输出信噪比要求一定的情况下，可降低对载噪比（CNR）的要求，及降低对发射功率的要求。

七、1、掺铒光纤放大器(EDFA)的优点：1工作波长正好落在光纤通信的最佳波段；其主体是一段光纤(EDF),与传输光纤的耦合损耗很小只有0.1Db.2、增益高；饱和输出光功率大；增益特性与光偏振状态无关。

3、噪声系数小，用于多波长信道传输时，隔离度大，串扰小，适用于波分复用系统。

4、频带宽。可进行多波长信道传输，有利于增加传输容量。应用：中继放大器LA、前置放大器PA和后置放大器BA2、WDM基本结构：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。特点：1充分利用光纤的巨大带宽资源2同时传输多种不同类型的信号3节省线路投资4降低器件的超高速要求5高度的组网灵活性、经济性和可靠性

3光交换技术：空分光交换：使光信号的传输通路在空间上发生改变（光开关）时分光交换：一时分复用为基础，用时隙互换原理时隙交换功能，把时分复用帧中各个时隙的信号互换位置。波分光交换：以波分复用为基础，采用波长选择或波长变换的方法时隙交换功能的4相干光通信系统：优点：1灵敏度提高了10~20dB，线路功率损耗可以增加到50dB。2有雨相干光系统出色的信道选择性和灵敏度，和光频分复用相结合，可以实现容量传输，非常适合于CATV分配网使用。关键技术：1必须使用频率稳定度和频谱纯度都狠高的激光器作为发射光源和接收机本振光源。2匹配技术。

八、1、SDH传送网分层：电路层网络：涉及到电路层接入点之间的信息传递并直接为用户提供通信业务；通道层网络：用于通道层接入网直接的信息传递并支持不同类型的电路层网络，为电路层提供传送服务；传输媒质层网络：为通道层网络结点提供合适的通道容量，并且可以进一步分为段层网络和物理媒质层网络。2接入网的分类：1光纤与同轴混合接入网2有源接入网3无源接入网。

3自愈网：无需认为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络曾出现故障。

第二篇：光纤通信

1、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？

由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

2、分别说明G.652、G.653光纤的性能及应用。

G.652 称为非色散位移单模光纤，也称为常规单模光纤，其性能特点是：(1)在1310nm波长处的色散为零。(2)在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/(nm?km)。(3)这种光纤工作波长即可选在1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区域。G.652光纤是当前使用最为广泛的光纤。

----G.653 称为色散位移单模光纤。色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射率分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致。这种光纤工作波长在1550nm区域。它非常适合于长距离单信道光纤通信系统

第三篇：光纤通信

光纤通信系统包括实现点对点通信的全部设施，主要偶传输系统，用户终端，接入设备和交换设备四个部分组成。

光纤传输系统一般有光发射机，光传输线路，光接收机等功能部分的组成电端机

就是电信通信中采用的载波机、电信号手法设备、计算机终端盒其它常规电子通信设备的总称。电端机在发送端的任务就是吧模拟信号转换成数字信号，在接收端则讲光接收及处理后的信号送给用户。

光发送机

由光源，驱动电路和光调制器组成，光源是起核心。他利用电端机输送载有信息的电信号通过光调制器对光源发出的连续广播的振幅、相位或频率进行调制，从而输出载有有用信息的光信号，再将该光信号耦合进光纤传输线路。

光接收机

由光探测器，放大器和相应的信号处理电路组成，光探测器是其核心部分，他把来自光纤的光信号转换为电信号。因为光探测其输出的电流很微弱，必须经放大器将信号进行增益放大；均衡器对信号进行整形，是输出波形适合于判决，判决器和始终提取电路对信号进行再生，把均衡器输出的波形信号恢复数字信号；由于在发射端对信号进行了编码，最后需要译码器将信号恢复到初始状态。

就广义而言，通信就是各种形式信息的转移或传递。通常的具体做法是首先将拟传递的信设法加载(或调制)到某种载体上，然后再将被调制的载体传送到目的地后，将信息从载体上解调出来。光纤通信系统中电端机的作用是对来自信息源的信号进行处理，例如模拟／数字转换多路复用等；发送端光端机的作用则是将光源(如激光器或发光二极管)通过电信号调制成光信号，输入光纤传输至远方；接收端的光端机内有光检测器(如光电二极管)将来自光纤的光信号还原成电信号，经放大、整形、再生恢复原形后，输至电端机的接收端。对于长距离的光纤通信系统还需中继器，其作用是将经过长距离光纤衰减和畸变后的微弱光信号经放大、整形、再生成一定强度的光信号，继续送向前方以保证良好的通信质量。目前的中继器多采用光--电--光形式，即将接收到的光信号用光电检测器变换为电信号，经放大、整形、再生后再调制光源将电信号变换成光信号重新发出，而不是直接放大光信号。近年来，适合作光中继器的光放大器(如掺铒光纤放大器)已研制成功，这就使得采用光纤放大器的全光中继及全光网络将会变得为期不远。

光纤通信系统是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。它首先要在发射端将需要传送的电话，电报，图像和数据进行光电转换，即将电信号转变为光信号，再经光纤传输到接收端，接收端讲收到的光信号转变成电信号，最后还原为消息。

光纤通信系统的构成

第四篇：光纤通信

光纤通信课堂题目

1.SDH有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N。

2.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的运行和维护。

3.SDH中STM-1的速率是

4.SDH中STM-4的速率是

5.常用的SDH设备有：终端复用器、再生器和数字交叉连接设备等。

6.在SDH帧结构中，AU指针处于帧结构左侧1-9N

7.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。

8.9.我国采用的PDH信号的基群是。

10.STM-4传输一帧所用的时间为125u/s

11.STM-n信号一帧的字节数为12.对STM-1信号来说，每秒可传的帧数为

1.什么叫自愈？ 二纤双向通道专用保护环是怎么实现自愈的？

2.SDH的优点？136页

3.什么是段开销？它可分为哪两部分？138页

143页

第五篇：光纤通信

第五章：

1.光纤通信是以光波为载波、光导纤维（简称光纤）为传输媒质的一种通信方式。光纤通信的特点：① 传输频带宽，通信容量大。② 传输损耗低，中继距离长。

③ 抗电磁干扰。④ 保密性强，无串话干扰。⑤ 线径细（0.1mm），重量轻。⑥ 资源丰富。光纤的分类:（1）根据光纤横截面上折射率分布的不同，分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

（2）根据光纤中传输模式（模式是指电磁场的分布形式）数量的不同，分为单模光纤和多模光纤。

光纤的传输特性：（1.损耗：光波在光纤中传输，光功率随着传输距离的增加而减小，这种现象称为光纤的传输损耗。光纤的传输损耗是影响系统传输距离的重要因素。光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。此外，光源与光纤的耦合损耗、光纤之间的连接损耗等也是光纤传输损耗的因素。

（2.色散：光脉冲信号经光纤传输，到达输出端会发生时间上的展宽，这种现象称为色散。色散的大小用时延差（Δτ）表示。

光纤的色散主要有模式色散、材料色散和波导色散。

3.光纤通信系统的组成：光发射端机、光纤、光中继器、光接收端机组成。

光中继器的功能：re-amplifying 再放大（光放大器的功能）；re-timing 再定时（消除时间抖动）；re-shaping 再整形（消除波形畸变）

通过这3个R，得到接近于发射端的光信号的copy，从而延长传输距离，提高信号质量。波分复用系统的概念：WDM在一芯光纤中同时传输多波长光信号。

两种形式：

1、.双纤单向传输：单向WDM是指所有光波长同时在一根光纤上沿同一方向传送

2、.单纤双向传输：双向是指不同光波长在一根光纤上同时向两个不同的方向传输，但是两个方向所用的波长相互分开，以实现两个方向的全双工通信。

4.阶跃型光纤和渐变型的区别：阶跃型光纤：单包层光纤，纤芯和包层折射率都是均匀分布，折射率在纤芯和包层的界面上发生突变；渐变型光纤：单包层光纤，包层折射率均匀分布，纤芯折射率随着纤芯半径增加而减少，是非均匀连续变化的；

5.简述光纤的导光原理：是利用了光的全反射的原理。因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

6.EDFA：EDFA是英文“Erbium-doped Optical Fiber Amplifer”的缩写,意即掺铒光纤放大器。EDFA的应用形式

(1)中继放大器：置于光纤线路中，用于延长传输距离。

(2)前置放大器：置于光接收机前，用于放大微弱光信号。

(3)后置放大器：置于光发射机后，用于提高发射光功率

7.光发射机和光接收机的作用：

光发射机是实现电/光转换的光端机。由光源、驱动器、调制器和控制电路组成。

其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。

其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端。